Особенности монтажа полимерных трубопроводов

У металлопластиковых труб коэффициент температурного расширения приблизительно равен 2,6×10-5, у труб с армирующим слоем из этиленвинилового спирта — 2,1×10-5, у полипропиленовых с алюминиевым армированным слоем — 3×10-5, у полиэтиленовых без армирования — 14×10-5, у полипропиленовых без армирования — 15×10-5 1/°С. Это значит, что при изменении температуры окружающего воздуха или транспортируемой жидкости на 10°С каждый метр трубы удлинится или укоротится соответственно: на 0,26- 1,5 мм.

Для надежной и долгосрочной эксплуатации необходимо учесть температурное расширение труб вдоль продольной оси при монтаже трубопровода, чтобы не допустить его разрушения при изменении температуры транспортируемой жидкости. Особенно это касается систем отопления, горячего водоснабжения и, в меньшей степени, систем теплых полов. 

Проектируя систему отопления, мы должны учесть, что монтаж трубопровода ведется при температуре, например, 20°С, а температура транспортируемой жидкости может достигать 95°С и даже 110°С при аварийном скачке. Значит, разница температур между монтажной и эксплуатационной составляет 80°С. Для полипропиленового трубопровода без армирующего слоя (РР) это означает, что каждый его метр длины увеличится на 1,5×8=12 мм. Если же сделать этот трубопровод из армированного полипропилена, то удлинение каждого его метра составит 0,3×8=2,4 мм. Учитывая, что общая длина трубопровода составляет несколько метров, несложно спрогнозировать общее удлинение. Для нашего примера удлинение трубопровода протяженностью 5 м составит: для неармированного полипропилена — 12×5=60 мм, для армированного — 2,4×5=12 мм. 

Сформулируем первое правило монтажа: для трубопроводов, подвергающихся значительным нагреваниям, нужно выбирать трубы с наименьшим температурным расширением, как правило, это трубы армированные алюминиевой фольгой.

Для трубопроводов холодного водоснабжения можно выбирать трубы без армирования, так как перепад температур между монтажной и эксплуатационной в таких трубопроводах незначителен. В водопроводных системах температура воды чуть ниже комнатной, разница температур колеблется где-то в диапазоне 20°С. Водопроводные трубы, проложенные в неотапливаемых подвалах, возможно могут остывать до 0°С, придя в жилое помещение, вода нагреется, примерно до 20°С — разница 20°С.

Крепление полимерных трубопроводов к стенам производится с использованием неподвижных и подвижных опор.

В неподвижных опорах труба жестко закреплена и не имеет возможности температурного удлинения. Их устанавливают для деления трубопровода на несколько компенсационных участков. На стояке неподвижная опора устанавливается под тройником, у ответвления или у муфты в месте соединения труб, что предотвращает оседание стояка. Между неподвижными опорами необходимо обеспечить компенсацию трубопровода.

В подвижных опорах при температурном удлинении труба не зажимается в креплении, поэтому может передвигаться (скользить) вдоль продольной оси. Трубопроводы, чаще всего, можно спроектировать таким образом, что все опоры будут подвижными и при этом не будет проседания стояка (рис. 1). Кроме того, подвижные опоры более всего подходят для выполнения второго правила монтажа — «свободного отвода».

Правило «свободного отвода» подразумевает, что во многих случаях при тройниковой и коллекторной прокладке трубопроводов можно закрепить ответвления магистралей таким образом, что при изменении температуры они будут свободно перемещаться в подвижных опорах и никакого другого решения компенсации удлинения не потребуется. .

При прокладке трубопровода в шахтах и каналах необходимо предусмотреть варианты компенсации линейного удлинения трубы в месте ответвления (рис. 2). Такую компенсацию можно обеспечить: оптимально разместив стояк в шахте (как можно дальше отодвинув стояк от стены, тем самым увеличить плечо изгиба); увеличив размер отверстия в шахте или канале для свободного движения в нем отвода; создав прямой или Г-образный участок отвода компенсационной длины.

Необходимо следить за тем, чтобы ответвления труб имели достаточную возможность упругого изгиба соответственно линейному удлинению стояка. При прокладке в шахтах и каналах необходимо устанавливать точки жесткого крепления не более чем через 3 метра. В случае значительных изменений длины трубопровода между точками жесткого крепления, необходимо предусматривать специальные компенсаторы линейного удлинения, как и при открытой прокладке.

Для восприятия линейного удлинения также используются конструкции: П-образный компенсатор; Г-образный компенсатор (рис. 3); петлеобразный компенсатор; прокладка труб в виде «змейки» (рис. 4).

Минимальный радиус изгиба по оси трубы R принимают в соответствии с указаниями технической документации на трубу, а при отсутствии таких указаний – не менее четырех внешних диаметров трубы (ВСН 440-84). Уточняйте этот параметр, поскольку минимальный радиус изгиба полимерных труб часто значительно больше, чем 4Dн.

Для жестких полипропиленовых труб изготавливают Г- или П-образные или используют покупные петлеобразные компенсаторы. Размеры Г- и П-образных компенсаторов рассчитываются. Длина изгибаемого плеча зависит от жесткости трубы, которая задается специальным коэффициентом учитывающим безопасный изгиб трубы. Коэффициент указывается в технических характеристиках материала труб, чаще всего, для полиэтиленовых труб (Рex) этот коэффициент равен 20, для полипропиленовых (РР) — 25, для армированных (металлопластиковых и полипропиленовых) — 33, для медных и из тонкостенной стали — 17. Так как производителей труб достаточно много, то систематизировать и представить в виде таблицы положение неподвижной опоры не представляется возможным. Однако на полипропиленовых трубопроводах длиной более 3 м рассчитывать плечо изгиба просто необходимо. Даже если в ваших трубопроводах нет необходимости в компенсаторах, то достаточно взглянуть на рисунки 26 и 27 и становится ясно, что для определения положения первой опоры на ответвлении магистрали нужно рассчитывать плечо изгиба, ибо такая разводка трубопровода есть не что иное, как последовательная совокупность Г-образных компенсаторов.

Но пусть вас сильно не пугает необходимость математических расчетов. Во-первых, формула не такая уж страшная. Во-вторых, необходимость в расчете компенсаторов возникает, чаше всего, при применении неармированных полипропиленовых труб для транспортирования горячих жидкостей. А если использовать армированные трубы, то приращение длины трубопроводов не будет большим, армированная труба имеет удлинение в 5 раз меньше, чем неармированная. 

Использование на длинных трубопроводах с большим линейным удлинением компенсаторов, это третье правило монтажа полимерных труб. Чаще всего, П- и Г-образные компенсаторы получаются автоматически, при обходе трубой различных строительных конструкций. Если магистраль прямая и длинная, то компенсаторы в ней нужно заранее запроектировать как на стояках, так и на отводах.

Последний вариант компенсаторов — «змейка», чаще всего, используется для металлопластиковых труб, которые изначально поставляются свернутыми в бухту. При монтаже этих труб не нужно стараться выпрямить их в натянутую струну, а наоборот, устанавливать их заведомо «кривыми». Кстати, это одна из причин, по которой металлопластиковые трубы прячут в закрытые ниши. Трубопровод, смонтированный вкривь и вкось, выглядит не очень эстетичным, зато в нем гасятся все линейные удлинения и не нужно высчитывать хорды змейки. Однако при использовании правила «свободных отводов» трубу можно выпрямить, что придаст магистрали более привычный вид и избавит, при осмотре системы от ощущения, что ее смонтировали «по пьяни».

Вопрос теплового расширения полимерных трубопроводов во многом решается правильным использованием опор и выбором конфигурации трубной разводки. Нужно создать как можно более гибкую эластичную систему с минимумом жестких коротких узлов, имеющих малую способность к деформации. При размещении труб на стенах и потолках не рекомендуется использовать неподвижные опоры. Для потолочных креплений хорошим решением являются опоры с ремешком. Количество поддерживающих опор должно быть небольшим, предпочтение надо отдавать специальным пластмассовым опорам (рис. 5), которые не повреждают поверхность трубы. Рекомендуется использовать подвижные пластиковые опоры с интервалом 20–30 диаметров трубы. Неподвижными опорами, как правило, фиксируют тяжелые трубные узлы или тяжелые элементы трубопровода, не имеющие собственных креплений (например, фильтры или краны). Во всех случаях необходимо продумать совместное размещение фитингов и подвижных опор: при линейном удлинении трубы, фитинги не должны будут упереться в буртики опор. И другой случай, если подвижные опоры разместить с обеих сторон от фитинга вплотную к нему, то такой способ монтажа превращает это место крепления в неподвижную опору.

При прокладке закрытым способом неармированных труб, используемых для транспортировки горячих жидкостей, необходимо:

в стене под штукатуркой, вокруг колен и тройников на вертикально и горизонтально расположенных трубах оставлять пространство в 3–4 см. Так как движение трубы происходит в осевом направлении, то необходимо обеспечить свободное пространство и до ближайшего препятствия — для систем горячего водоснабжения не менее 7, а для систем отопления — не менее 10 мм на каждый метр длины прямолинейного участка;

в штробе, пробитой в стене, обеспечить зазор не менее 70% от диаметра трубы на данном участке. Зазор должен быть симметричным по обе стороны от трубы. Возможно это сделать несколькими способами. Например, проложить трубы в специальной трубчатой изоляции из вспененного полиэтилена или вспененного полиуретана (может быть рекомендована для труб диаметром до 25 мм, в системе горячей воды толщина изоляции 9 мм). Создать центрирующие опоры из строительной пены, поддерживающие трубу в штробе. Штроба в этом случае не заливается, а закрывается накладной пластиной. Можно проложить трубы в стене или в стяжке пола в канале из гофрированной ПВХ-трубы. Гофрированную трубу при этом нежелательно заменять на гладкую или изготовленную из другого материала, так как жесткость трубы должна быть достаточна для парирования усадки цементного раствора.

На основании вышесказанного еще раз повторимся: для прокладки трубопроводов горячего водоснабжения и отопления лучше использовать армированные трубы при всех видах прокладки — открытой или закрытой в штробе, нише или под штукатуркой. Гораздо проще применить армированную трубу, чем использовать более дешевую неармированную и придумывать массу ухищрений для возможности ее температурного удлинения.

Полимерные трубопроводы боятся огня, поэтому для прохода через строительные конструкции необходимо предусматривать гильзы (рис. 6), выполненные из пластмассовых или металлических труб. Внутренний диаметр гильз должен быть на 5–10 мм больше наружного диаметра прокладываемой трубы. Зазор между трубой и гильзой необходимо заделать мягким водонепроницаемым и негорючим материалом, допускающим перемещение трубы вдоль продольной оси. В случае возникновения сильного пожара оплавляется либо гильза, либо труба, закупоривая отверстие и на время останавливая проникновение огня в соседнее помещение.

Полимерные трубы можно складировать при любой наружной температуре. Место для склада следует выбрать так, чтобы трубы прилегали к поверхности пола (стеллажа и т.д.) по всей длине. Следует избегать изгиба труб при складировании и транспортировке. При отрицательных температурах существует опасность повреждения труб вследствие сильных ударов. Поэтому при низких температурах с материалом следует обращаться осторожно. Складирование следует производить в месте, защищенном от прямых солнечных лучей. Полимеры боятся ультрафиолетовых лучей, поэтому допускается их хранение на открытом воздухе не более 6 месяцев. По этой же причине монтаж трубопроводов нужно осуществлять в затененных местах, прятать их под штукатурку, в ниши или штробы. При монтаже труб в зимний период года после внесения их теплое помещение нужно выждать не менее двух суток для акклиматизации труб. Если начать монтаж немедленно, то с материалом труб может произойти тепловой шок — растрескивание.